应力腐蚀与腐蚀疲劳ppt课件.ppt

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1、7应力腐蚀与腐蚀疲劳17应力腐蚀与腐蚀疲劳机器零件受腐蚀介质和静应力联合作用而失效的现象叫做应力腐蚀破坏；受腐蚀介质和交变应力联合作用的失效则叫做腐蚀疲劳破坏；在应力腐蚀过程中，通常会同时产生金属吸氢而引起的脆性破坏，即所谓氢脆现象。27应力腐蚀与腐蚀疲劳7.1应力腐蚀7.2氢脆7.3腐蚀疲劳复习思考题37.1应力腐蚀7.1.1应力腐蚀裂纹扩展的特征7.1.2应力腐蚀开裂的测试方法7.1.3应力腐蚀的机理7.1.4防止应力腐蚀的措施和安全设计47.1.1应力腐蚀裂纹扩展的特征在拉应力作用下，金属零件在不同腐蚀介质中产

2、生的应力腐蚀开裂和扩展有以下共同的特征：（1）拉应力是产生应力腐蚀开裂的必要条件。（2）纯金属一般不发生应力腐蚀。（3）仅在一定的合金与介质系统中才能发生应力腐蚀现象。（4）应力腐蚀是一种延迟断裂。（5）破坏一般是脆性的。5产生应力腐蚀的敏感系统67.1.2应力腐蚀开裂的测试方法持久加载试验：在一定介质中和不同应力下测定材料的滞后破坏时间来评定材料的抗应力腐蚀能力。1.采用光滑试样（1）数据分散；（2）对某些材料可能会给出错误的判断；（3）名义应力不反映裂纹扩展的驱动力，不便于工程应用。77.1.2应力腐蚀开裂的测试

3、方法2.采用预制裂纹的试样在不同初始应力强度因子KIi下，记录到的破坏时间tf随KIi的下降而大大增长。最大应力强度因子KImax和门槛应力强度因子KIth（KIscc）KImax与KICKith：当KIi

4、增大的试验方法，常用悬臂梁式弯曲试验装置，采用类似三点弯曲试样。试样一端固定，另一端与一力臂相连，并由砝码加载。（2）恒位移试验这是一种KI不断减小的试验方法，常用一种特殊结构的紧凑拉伸试样，并通过螺栓自身加载。试验开始时，用螺栓产生一初始的裂纹张开位移。当裂纹扩展而位移保持恒定时，负荷将自动下降，从而也使K值降低，当K值下降到KIth（KIscc）以下时，裂纹就会基本上停止扩展。9一种钛合金在3.5%盐水中的破坏时间与初始应力强度因子的关系最大应力强度因子门槛应力强度因子10滞后断裂的示意图孕育期：裂纹产生前的一段

5、时间，主要是形成蚀坑（裂纹核心）的过程。亚临界裂纹扩展速率da/dt表征了材料的另一种应力腐蚀抗力。11给定温度、压力和介质中的典型裂纹扩展速率曲线在I区和Ⅲ区，扩展速率da/dt与应力强度因子有很强的关系，但在Ⅱ区，实际上几乎没有关系（但仍受温度、压力和环境的影响）。12恒载试验方法13恒位移试验方法147.1.3应力腐蚀的机理1．钝化膜理论在应力腐蚀破坏时，首先表现为钝化膜的破坏。破坏部分成为阳极；裂纹尖端应力集中降低阳极电位，加速阳极溶解。在应力作用下表面钝化膜破坏是由于临近裂纹尖端处容易产生局部塑性变形而形成

6、滑移台阶所致。2．闭塞电池理论（1）在应力和腐蚀介质的共同作用下，金属表面的缺陷处形成微蚀孔或裂纹源。（2）微蚀孔和裂纹源的通道非常窄小，孔隙内外溶液不容易对流和扩散，形成所谓“闭塞区”。（3）在闭塞区，氧迅速耗尽，得不到补充，最后只能进行阳极反应。（4）缝内金属离子水解产生H＋离子，使pH值下降，为了维持电中性，缝外的Cl-阴离子可移至缝内，形成腐蚀性极强的盐酸，使缝内腐蚀以自催化方式加速进行。15裂纹尖端塑性变形引起钝化膜破坏的模型167.1.4防止应力腐蚀的措施和安全设计1．防止措施（1）合理选择材料：针对零件

7、所受的应力和使用条件选用耐应力腐蚀的金属材料。铜对氨的应力腐蚀敏感性很高，因此，接触氨的零件应避免使用铜合金；在高浓度氯化物介质中，一般可选用不含镍、铜或仅含微量镍、铜的低碳高铬铁素体不锈钢，或含硅较高的铬镍不锈钢，也可选用镍基和铁—镍基耐蚀合金。177.1.4防止应力腐蚀的措施和安全设计1．防止措施（2）减少或消除零件中的残余拉应力。设计上应尽量减小零件上的应力集中；工艺上加热和冷却要均匀，必要时采用退火工艺以消除应力；如能采用喷丸或其他表面热处理方法，使零件表层产生一定的残余压应力对防止应力腐蚀是有效的。187.

8、1.4防止应力腐蚀的措施和安全设计1．防止措施（3）改善介质条件。减少和消除促进应力腐蚀开裂的有害化学离子，如通过水净化处理，降低冷却水与蒸汽中的氯离子含量，对预防奥氏体不锈钢的氯脆十分有效；可以在腐蚀介质中添加缓蚀剂，如在高温水中加入300×10-6的磷酸盐，可使铬镍奥氏体不锈钢抗应力腐蚀性能大大提高。197.1.4防止应力腐蚀的措施和安全设